2021-2022学年新教材高中数学 课时作业47 数学建模的主要步骤(含解析)北师大版必修第一册.doc
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数学建模的主要步骤1.包汤圆通常,1公斤面,1公斤馅,包100个汤圆(饺子).今天,1公斤面不变,馅比1公斤多了,问应多包几个(小一些),还是少包几个(大一些)?问题圆面积为S的一个皮,包成体积为V的汤圆.若分成n个皮,每个圆面积为s,包成体积为v.假设模型应用2.买水果现象平时与大人上街买水果时,一个习以为常的,一代教诲一代的做法是:在市场上买桃子、梨子、苹果时,一般总是先从大的挑选,这种购买方法是合算的,但为什么呢?恐怕很少人会去考虑.下面我们用建立数学模型的知识解释这种做法的合理性.课时作业(四十七)数学建模的主要步骤1.假设(1)皮的厚度一样(2)汤圆(饺子)的形状一样模型应用V=eq\r(n)(nv)≥nv,V是nv的eq\r(n)倍.若100个汤圆(饺子)包1公斤馅,则50个汤圆(饺子)可以包1.4公斤馅.2.解析:实际模型考虑到外界对这三种水果表皮的污染,从食用卫生的角度出发,一般是去皮后食用,买这三种水果是按重量付钱的,而无论它们的大小如何,其各自的比重是一样的,则重量相等必定体积相等.因此在体积一定的条件下,当然是水果的表面积(皮)之和越小越好.数学模型是否重量相等的桃子、梨子、苹果,个数越少,其表面积之和越小呢?于是我们将这三种水果近似看作成球体,并且暂不考虑核对食用体积的影响来研究它.从而就三种水果中某种而言,其对应的数学模型为:设甲、乙两堆体积相等的球,甲堆有球m个,半径分别为r1,r2,…,rm,乙堆有球n(n≤m)个,半径分别为R1,R2,…Rn,其中Ri≥max{r1,r2,…rm},i=1,2…,n,求证:甲堆球的表面积之和不小于乙堆球的表面积之和.模型求解该模型求解实际上是在两堆体积相等的前提下,即:eq\f(4π,3)(req\o\al(3,1)+req\o\al(3,2)+…+req\o\al(3,n))=eq\f(4π,3)(Req\o\al(3,1)+Req\o\al(3,2)+…+Req\o\al(3,m)),其中Ri≥max{r1,r2,…rm},i=1,2,…,n,证明不等式:4π(req\o\al(2,1)+req\o\al(2,2)+…+req\o\al(2,m))≥4π(Req\o\al(2,1)+Req\o\al(2,2)+…+Req\o\al(2,n)).假设:4π(req\o\al(2,1)+req\o\al(2,2)+…+req\o\al(2,m))<4π(Req\o\al(2,1)+Req\o\al(2,2)+…+Req\o\al(2,n)),则有:(req\o\al(2,1)+req\o\al(2,2)+…+req\o\al(2,m))<(Req\o\al(2,1)+Req\o\al(2,2)+…+Req\o\al(2,n)),而(Req\o\al(2,1)+…+Req\o\al(2,n))(R1+…+Rn)=Req\o\al(3,1)+…+Req\o\al(3,n)+R1(Req\o\al(2,2)+Req\o\al(2,3)+…+Req\o\al(2,n))+…+Rn(Req\o\al(2,1)+…+Req\o\al(2,n-1)).又因为有:RiReq\o\al(2,j)+Req\o\al(2,i)Rj≤Req\o\al(3,i)+Req\o\al(3,j)(i,j∈N,i≠j).所以有(Req\o\al(2,1)+…+Req\o\al(2,n))(R1+…+Rn)≤Req\o\al(3,1)+…+Req\o\al(3,n)+(n-1)(Req\o\al(3,1)+Req\o\al(3,2)+Req\o\al(3,3)+…+Req\o\al(3,n)),即有:Req\o\al(3,1)+Req\o\al(3,2)+…+Req\o\al(3,n)≥eq\f(1,n)(Req\o\al(2,1)+…+Req\o\al(2,n))(R1+…+Rn)>eq\f(1,n)(req\o\al(2,1)+…+req\o\al(2,m))(R1+…+Rn)≥(req\o\al(2,1)+…+req\o\al(2,m))min{R1,…,Rn}≥(req\o\al(2,1)+…+req\o\al(2,m)
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